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비트, 샘플레이트, 비트레이트
비트 (bit) [bit depth]
디지털 기반의 오디오를 비롯한 데이터를 처리하는 하드웨어나 소프트웨어가 가질수 있는 잠재적인
정확도이자 깊이 (＝다이내믹 레인지) 를 뜻합니다.
주어진 원본 데이터를 두고 최대한 원본 데이터에 충실하게 기록하기 위해서는 보다 많은 비트 수를
사용할수록 이득입니다.
그리고 기록된 데이터를 처리한 이후 결과물 역시 보다 정확하게 해주는 것이 바로
비트 (bit) [bit depth] 라고 합니다.
16 bit 일 때, 2진수 계산법으로 2의 16승이면
65,536 개의 단계를 갖춘 다이내믹 레인지 (＝깊이) 로 처리
24 bit 일 때, 2진수 계산법으로 2의 24승이면
16,777,216개의 단계를 갖춘 다이내믹 레인지 (＝깊이) 로 처리
32 bit 일 때, 2진수 계산법으로 2의 32승이면
4,294,967,296개의 단계를 갖춘 다이내믹 레인지 (＝깊이) 로 처리
이 말은 즉슨,
인간의 가청 주파수 대역 내에서 이만하면 충족된다 알려진 디지털 개념의 22.05 kHz
→ Nyquist 양자화 [Quantization] 이론에 따라 44.1 kHz
→ 이론적으로 1 bit 당 6 dB 다이내믹 레인지 16 bit 라면? 96 dB
나아가 24 bit 라면? 144 dB 다이내믹 레인지를 디지털 상에서 담아낼수 있습니다.
※중요※
비트 (bit) [bit depth] 에서 말하는 다이내믹 레인지 [Dynamic range] 와
감도 [Sensitivity] 에서 말하는 다이내믹 레인지 [Dynamic range] 는 개념이 다릅니다.
샘플레이트 (kHz; kilo Hertz) [Sample rate]
아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 컴퓨터나 디지털 장비에 기록하게 됩니다.
아날로그 형태로 존재하는 자연의 소리나 악기, 가수 등의 소리를 디지털 형태로 변환시켜
다루는 과정을 두고 샘플링이라고 합니다.
이러한 샘플링 과정에 있어 시간축과 주파수 축을 기준으로 얼마만큼 촘촘하게 샘플링하여
디지털 신호로 기록 내지는 읽어내는 가에 대한 샘플링 주기의 횟수를 말합니다.
아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 기록하는 과정이나 이미 기록된 데이터를 읽어내는
과정에서 초당 몇번의 주기로 쪼개어 처리하는지를 두고
샘플레이트 (kHz) [Sample rate] 라고 합니다.
샘플레이트가 44.1, 48, 96, 192... kHz 높을수록 보다 오리지널 사운드 퀄리티에 부합되는
아날로그 신호와 근접하게 됩니다.
지금까지 인간의 가청 주파수 대역을 충족할 수 있다고 알려져 있는 22.05 kHz × 2 ＝44.1 kHz 가
곧 일반적인 CD 규격입니다.
이미 44.1 kHz 로 만들어진 CD 규격의 샘플레이트를 강제로 정배수 또는 업샘플링 한다고
달라질 것은 없으며 득보다는 실입니다.
정배수 (88.2 kHz) 이니 업샘플링 (＝Resampling) 이니 하는 것들은 오디오에 전혀
도움이 되질 않습니다.
※중요※
마스터링 음원을 접하고 계신 분들이 패스 하셔야 할 것이 있는데 바로 엉터리 규격입니다.
여기서 말하는 엉터리 규격이 무엇인고 하니 24 bit 44.1 kHz; 24 bit 48 kHz; 24 bit 88.2 kHz 는
그냥 같지도 않은 규격입니다.
비트가 충족되면 샘플레이트 역시 충족되어야 하며 비트레이트 역시 충족되어야 하는데
엉터리 규격은 이러한 개념이 없습니다.
비트레이트 (Kbps; kilobits per second) [bit rate]
비트레이트 [bit rate] 는 비트 [bit depth] 그리고 샘플레이트 [Sample rate] 와 더불어
밀접한 관계를 형성하고 있습니다.
샘플레이트는 정해진 비트의 규격 내에서 초당 샘플링 주기로 쪼개내는 횟수의 단위였다면,
비트레이트 는 정해진 비트와 샘플레이트 규격 내에서
초당 비트로 더해져서 처리되는 갯수의 단위를
비트레이트 (Kbps) [bit rate] 라고 합니다.
샘플레이트로 인해 데이터 용량이 커지는 것도 맞지만 결과적으로 비트레이트로 인해
데이터 용량이 커진다는 것도 맞는 이야기입니다.
CD 포맷 16 bit 44.1 kHz 규격의 비트레이트 (Kbps) 계산은
[2×16 bit×44.1 kHz＝1441.2 Kbps]
[Stereo Chanal×bits×kilo Hertz＝kilobits per second] 이기 때문이죠.
본 소개에 참고할 내용이 담긴 보통의 음반 제작을 간소하게 말씀드립니다.
실제 음반/음원 녹음 시 실컷 마스터링 규격 (24 bit 96; 192 kHz) 으로 녹음합니다.
이를 다시 CD 규격 (16 bit 44.1 kHz) 에 담아 낸다고 디더링 및 변환 작업을 거쳐낸 것이
바로 16 bit 44.1 kHz 1441 Kbps 규격!
실제 음반/음원 녹음 시 실컷 마스터링 규격 (24 bit 96; 192 kHz) 으로 녹음하거나,
위 과정을 거쳐낸 음반/음원으로 이를 다시 국내 음원 유통사 (멜론, 벅스, 엠넷, 올레뮤직 外) 의
공급용 MP3 포맷으로 작업을 거쳐낸 것이 바로 16 bit 44.1 kHz 320 Kbps 규격!
그 밖에 일부 국내 음원 유통사의 경우 무손실 유압축 FLAC 포맷으로 제공하는 경우도 있고,
희귀음반은 직접 수급하여 제공하는 경우도 있습니다.
※중요※
비트레이트의 개념에서 빠질수 없는 것이 기록 방식입니다.
오디오나 비디오를 포함하여 크게 CBR, VBR 기록 방식이 있습니다.
□ CBR_Constant Bitrate [고정 비트레이트]
▷ 디지털 상에서 실제 비트레이트 변화폭이 ~256 Kbps 정도라도 320, 500, 1411 Kbps 등으로
기록하면 손실을 최대한 피해갈 수 있는 방식입니다.
▷ 반대로 실제 비트레이트 변화폭이 ~1411 Kbps 이상이라도 320 Kbps 비트레이트로 기록하면
손실되는 방식입니다.
▷ 디지털 특성상 용량을 감안하지 않는다면 단점 보다는 장점에 주목해야 할 기록 방식입니다.
□ VBR_Variable Bitrate [가변 비트레이트]
▷ 디지털 상에서 실제 비트레이트 변화폭이 ~256 Kbps 정도라면 딱딱 ~256 Kbps 데이터에 맞게
유동적으로 기록되는 방식입니다.
▷ 반대로 실제 비트레이트 변화폭이 ~1411 Kbps 이상이라면 기하급수적으로 기록되어 데이터의
용량이 늘어나는 방식입니다.
▷ 디지털 특성상 용량을 감안하지 않는다면 장점 보다는 단점에 주목해야 할 기록 방식입니다.
하나의 주어진 포맷이 있고 그 규격을 일컫는 비트 (bit), 샘플레이트 (kHz), 비트레이트 (Kbps)
저마다의 수행과 역할이 있습니다.
주변을 둘러보면 비트 (bit) 는 그렇다 치더라도 샘플레이트 (kHz) 와 비트레이트 (Kbps) 는
둘 다 알파벳 "K" 로 시작하는 기호 덕분에 혼동하는 분들이 없지 않아 더러 계십니다.
사실 음질이라는 것은 주어진 오디오 포맷 (예; CD, 음원) 에서 특정 비트레이트 이상만 충족되면
차이야 나겠지만 일반적인 오디오 구성에서는 그 차이를 감지하기 불가능한 수준입니다.
오히려 비트레이트 (Kbps) 보다는 샘플레이트 (kHz) 가 음질에 관여하는 바가 큽니다.
인간의 가청 주파수 대역이야 어떻든 아날로그 신호에 가까운 샘플레이트가
음질이 좋을수 밖에 없는 이유는 무엇일까요?
인간의 가청 주파수 영역을 상회하는 주파수 대역을 가진 샘플레이트입니다.
여기서 주목해야 하는것이 인간의 귀에는 들리지도 않는다고 알려진
주파수 대역을 포함하는 샘플레이트입니다.
샘플레이트가 도대체 뭐길래... 오디오 포맷에 기록된 주파수가 높을수록 음질이 좋을까요?
저는 그 이유를 다음에 소개해드릴 파형, 스펙트럼, 스펙트로그램 이야기를 통해서
알려드리도록 하겠습니다.
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